[发明专利]氯气的制造方法

说明书

本发明涉及生产氯气的一种方法，即是在一种氧化铬催化剂存在下，由氯化氢与氧反应生成氯气的方法，本发明还涉及用于实施本方法的一种反应器。更具体地讲，本发明涉及的是用氧气氧化氯化氢气所用反应器的材料。

氯气通常以盐水电解法进行大规模生产，以适应不断增长的需求。在盐水电解时，同时也生产出苛性钠。

由于对苛性钠的需求量比对氯的需求量小，因此盐水电解生产氯气的方法正面临难于应付这些化合物需求量不平衡的困难处境。

另一方面，有机化合物在进行氯化或光气作用时，会副产大量氯化氢。由于这种副产氯化氢的量远超过市场上对盐酸的需求量，因此有相当大一部分氯化氢被当作废物废弃掉而未能有效利用。废弃处理这些氯化氢的费用也是一个可观的数目。

如果能从如上所述那样大量废弃的氯化氢中有效地回收氯，则可以一方面使用这些氯，再加上按苛性钠需求量通过盐水电解而生产的氯，就可以满足对氯的需求量。

通过氯化氢氧化生成氯的反应，已公知多年。在此反应中使用氧化铬作为催化剂，也是人所共知的。

近年来发现，一种氧化铬催化剂，特别是通过氢氧化铬煅烧所制得的氧化铬，即使在相对较低温度仍具有良好活性，由此而使氯化氢氧化生产氯气的方法实现工业化生产的可能性进一步增大。然而，关于保持催化剂催化活性的一些未解决问题仍然存在。

本发明的诸发明人，为了针对上述问题提供解决方案而进行了多方面的调查研究。在调查研究过程中观察到一种现象，即当使用氧化铬催化剂时，在长时间反应过程中催化剂的活性会逐渐降低。其后发现，此种现象可归因于铁对该催化剂的中毒作用。即是说，发现该种氧化铬催化剂易于受到铁中毒，甚至在该催化剂所接触之反应器的材料中含有小量铁时，也会使之中毒，所以难于长时间保持该催化剂的高活性。另外还发现，甚至当金属材料中只含极小量铁时，例如使用高镍合金钢时，在长时间使用中，也会发生催化剂活性下降。

本发明的一个目的是提供一种在氧化铬催化剂存在下通过氯化氢氧化生成氯，同时保持该催化剂长期高活性的工业上有利的方法。

本发明的另一目的是提供一种能保持氧化铬催化剂高活性的反应器，使得该催化剂能在工业中有利地利用。

因此，本发明的一个方面是提供在氧化铬催化剂存在下通过氯化氢与氧反应生成氯气的一种方法，其中该反应是在使用下述一般化学式（Ⅰ）代表的衬里材料之一，或是使用至少两种此等衬里材料的混合物，作为反应器内接触催化剂部位的衬里的反应器中进行：

式中M表示硼、铝、硅、钛、锆或者铬，X表示氧、氮或者碳，a是由1至2的一个整数，b是由1至3的一个整数。

本发明的另一个方面是还提供适于在氧化铬催化剂存在下，通过氯化氢与氧反应生成氯气的一种反应器，其中该反应器中接触催化剂的部位是用如下一般化学式（Ⅰ）代表的衬里材料之一，或是使用至少两种此等衬里材料的混合物作为衬里：

式中M表示硼、铝、硅、钛、锆或者铬，X表示氧、氮或者碳，a是由1至2的一个整数，b是由1至3的一个整数。

图1是以图形表示氯化氢转化为氯的转化率随反应天数的变化，也就是说，当在一种氧化铬催化剂存在下，分别使用后述实例和对比例中所用的流化床反应器材料，将氯化氢氧化成为氯时，氯化氢的转化率与连续反应天数之间的函数关系。该图中符号的意义如下：0：实例1，□：实例2，△：实例3，●：对比例1，以及▲：对比例2。

图2是一种流化床反应器的示意说明，是后述实例中作为本发明反应器的一个实例所用的流化床反应器的示意图，其中描绘出一个进料气入口管路1，一个烧结的氧化铝基陶瓷板2，一个流态化催化剂床层3，一个由镍管制成的反应器4，一个袋式过滤器5，以及一个反应产品气出口管路6。

在此种工业中，一般使用金属、玻璃、树脂、陶瓷以及类似物质作为反应器材料。

本发明的发明者对于在氧化铬催化剂存在下生产氯的各种反应器中似乎可以使用的各种材料进行了一项研究。